一种消防机器人制造技术

本实用新型专利技术为一种消防机器人，包括自主移动平台、三自由度消防机械臂、水箱、第一双目视觉传感器、红外图像传感器、CO2气体传感器、CO气体传感器、控制系统；所述自主移动平台具有主动避障功能，所述三自由度消防机械臂能完成水平转动、竖直移动及三自由度消防机械臂执行末端的俯仰运动；三自由度消防机械臂的执行末端为消防喷头，消防喷头与自主移动平台上的水箱通过相应的水路管道连接；控制系统能够获取CO2气体传感器、CO气体传感器、第一双目视觉传感器、红外图像传感器的相应数据，并对数据进行处理确定火源位置。机器人集消防、报警于一体，运动灵活，可适用于多种场合，能及时且定点灭火，尤其是可以在火灾初期进行灭火。尤其是可以在火灾初期进行灭火。尤其是可以在火灾初期进行灭火。

【技术实现步骤摘要】
一种消防机器人


[0001]本技术属于消防设备
，具体涉及为一种消防机器人。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，消防安全问题受到人们日益关注，人民的生命财产安全和生活的安居乐业，均与之息息相关，而现有的室内消防设备大多是安装于屋顶的消防喷淋管道，这种设备只有在室内空气温度达到一定值，能够将易熔合金锁片上的焊料融化，才能形成花篮状的水幕淋下，这样对于灭火存在不及时以及存在无法准确定点火源的情况。而在室内消防领域，消防车不能进入灭火，只能在火势发展到一定阶段才能充分发挥作用。

技术实现思路

[0003]针对以上现有技术的不足，本技术提供一种消防机器人，为一种室内小型自主灭火机器人。
[0004]本技术解决上述问题采用的技术方案是：
[0005]第一方面，本技术提供一种消防机器人，包括自主移动平台、三自由度消防机械臂、水箱、第一双目视觉传感器6、红外图像传感器7、CO2气体传感器、CO气体传感器、控制系统；
[0006]所述自主移动平台具有主动避障功能，所述三自由度消防机械臂能完成水平转动、竖直移动及三自由度消防机械臂执行末端的俯仰运动；三自由度消防机械臂的执行末端为消防喷头，消防喷头与自主移动平台上的水箱通过相应的水路管道连接；
[0007]所述控制系统用于控制自主移动平台的移动、避障，用于控制三自由度消防机械臂三自由度的动作；
[0008]所述控制系统包括主控单元，所述主控单元能够获取CO2气体传感器、CO气体传感器、第一双目视觉传感器6、红外图像传感器7的相应数据，并对数据进行处理确定火源位置。
[0009]第二方面，本技术提供一种消防机器人，所述消防机器人包括自主移动平台、三自由度消防机械臂、水箱、第一双目视觉传感器6、红外图像传感器7、CO2气体传感器、CO气体传感器、激光雷达8；
[0010]所述自主移动平台包括车体，车体分为上下两层，车体驱动及给整个机器人供电的电池都安装在车体的下面一层，而在车体的上面一层内部是水箱、水泵、以及三自由度消防机械臂的水平电机23和竖直电机24，车体外部则搭载第二双目视觉传感器9及CO2气体传感器、CO1气体传感器；
[0011]所述三自由度消防机械臂安装在车体上，包括俯仰电机、水平电机、竖直电机、外套管、直柱5、伸缩柱4、消防喷头2、U型支架3，水平电机和竖直电机放在车体内上面一层，水平电机23与一对传动比为2：1的大齿轮26和小齿轮22连接，小齿轮22与水平电机23的电机轴固连；所述消防喷头2通过水管11、水泵连接车体内部的水箱；
[0012]在自主移动平台上设有圆盘开孔，圆盘开孔位置避开车体内水箱安装区域，在圆盘开孔上安装平台圆盘，所述水平电机23通过水平电机支架27固定在车体内上面一层；大齿轮26与外套管底端固连，竖直电机支架25与大齿轮和外套管固定在一起，竖直电机支架25用于固定竖直电机24，同时在大齿轮26和平台圆盘上均车有滚珠槽，在平台圆盘上边配套安装轴承上端盖，滚珠槽内安装滚珠，大齿轮26、平台圆盘和上端盖形成了一个轴承结构，在轴承结构之上设置压板和螺母，压板和螺母均套在外套管的外表面；大齿轮26与小齿轮22在车体内部进行外啮合；
[0013]所述外套管和直柱5的下端通过顶丝连接固定，外套管外表面设置有螺纹，外套管的下端与大齿轮26固连，大齿轮上方套平台圆盘，外套管能够与大齿轮同步转动，且保持车体不动，伸缩柱4底端与一个直柱5内部的活塞固连，直柱5内装有滚珠丝杠，滚珠丝杠底端穿过外套管通过联轴器与竖直电机24的输出轴连接，滚珠丝杠上的螺母与直柱5内部的活塞连接，通过驱动滚珠丝杠运动进而带动伸缩柱4升降；
[0014]所述直柱5为空心管，内部套接伸缩柱，直柱5的外表面上装有红外图像传感器7和第一双目视觉传感器6，第一双目视觉传感器6的光轴与消防喷头的水射流轨迹保持共面；
[0015]所述伸缩柱4的上端与一个U型支架3相连接，俯仰电机位于伸缩柱内部，俯仰电机的电机轴与一对2：1传动比大锥齿轮14和小锥齿轮15相连接，大锥齿轮14和一个同步带轮1安装在同一根轴上，所述俯仰电机的电机轴穿出U型支架3的下部中心连接小锥齿轮15，大锥齿轮和小锥齿轮垂直啮合，在U型支架3的上部装有用于夹持消防喷头2的夹具13，所述夹具一端通过弹性件与U型支架3的一个支腿弹性连接，另一端通过轴连接有另一个同步带轮，两个同步带轮之间通过同步带12连接并传递动力，在两个同步带轮1、及俯仰电机、锥齿轮的驱动下能够实现消防喷头俯仰角变化。
[0016]自主移动平台采用四轮独立悬挂减震系统，在自主移动平台的前部安装有多线激光雷达8，自主移动平台的转向采用舵机提供动力，舵机固定在车体的下面一层，自主移动平台的后轮采用两个直流减速电机作为驱动，水箱则安装在自主移动平台的上面一层的尾部；
[0017]在自主移动平台的车体前端安装有第二双目视觉传感器9和激光雷达8，在自主移动平台安装三自由度消防机械臂的车体两侧安装有CO2气体传感器20和CO气体传感器21，每一侧都有一个CO气体传感器和一个CO2气体传感器，所有气体传感器依次串联，第一个气体传感器的气体进口与安装在自主移动平台上的小型气泵连接，所述小型气泵用于将周围的气体采集进气体传感器，小型气泵进气口连通大气；每个传感器都设置一个发生火灾前相应气体浓度的下限值为相应气体浓度阈值，超过该气体浓度阈值有发生火灾的风险；
[0018]通过第二双目视觉传感器9的RGB摄像头跟随地面提前规划好的路径线条，融合激光雷达8，实现在巡检的过程中主动避障；自主移动平台采用Z字型运动进行巡检。
[0019]所述消防机器人还包括控制系统和终端、蜂鸣器，控制系统与所有电机、舵机、传感器、所有传感器电性连接。
[0020]本专利技术机器人灭火的原理是：由CO2气体传感器20和CO气体传感器21不断检测各个方向CO2、CO的气体浓度梯度变化初步确定疑似火源，再利用红外图像传感器实时监测视线范围内的温度变化，第一双目视觉传感器6配合红外图像传感器7对异常物进行识别，确定真正火源；确定是真正火源后，第一双目视觉传感器6对火源进行定位，同时控制系统控
制蜂鸣器发出警报信息，控制系统同时与客户端通信，能够将报警信息和现场处理状况反馈给终端，终端根据反馈的现场处理状况，对于现场处理状况为已扑灭的火点，要求负责人员清理现场，如现场处理状况为火源较大无法扑灭，提醒人员疏散；
[0021]在灭火的整个过程中，第一双目视觉传感器6不断地进行火点的识别，并将识别到的火点坐标实时传送到控制系统，根据火点坐标调整消防喷头的俯仰角度进行灭火，射流落地时，第一双目视觉传感器6对射流落点进行定位获得射流落点坐标，在射流落点与火点之间产生距离误差时，控制系统根据距离误差运用模糊控制原理进行自动调整，实现消防喷头2的连续动态灭火运动，且能实现自动精准灭火。
[0022]其中关于火源的识别算法可依据现有技术实现，本实施例中给出一种可行的方式。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消防机器人，其特征在于，包括自主移动平台、三自由度消防机械臂、水箱、第一双目视觉传感器、红外图像传感器、CO2气体传感器、CO气体传感器、控制系统；所述自主移动平台具有主动避障功能，所述三自由度消防机械臂能完成水平转动、竖直移动及三自由度消防机械臂执行末端的俯仰运动；三自由度消防机械臂的执行末端为消防喷头，消防喷头与自主移动平台上的水箱通过相应的水路管道连接；所述控制系统用于控制自主移动平台的移动、避障，用于控制三自由度消防机械臂三自由度的动作；所述控制系统包括主控单元，所述主控单元能够获取CO2气体传感器、CO气体传感器、第一双目视觉传感器、红外图像传感器的相应数据。2.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，所述消防机器人还包括蜂鸣器和终端，所述蜂鸣器与主控单元连接，主控单元和终端通过无线方式通信。3.一种消防机器人，其特征在于，所述消防机器人包括自主移动平台、三自由度消防机械臂、水箱、第一双目视觉传感器、红外图像传感器、CO2气体传感器、CO气体传感器、激光雷达；所述自主移动平台包括车体，车体分为上下两层，车体驱动及给整个机器人供电的电池都安装在车体的下面一层，而在车体的上面一层内部是水箱、水泵、以及三自由度消防机械臂的水平电机和竖直电机，车体外部则搭载第二双目视觉传感器及CO2气体传感器、CO气体传感器；所述三自由度消防机械臂安装在车体上，包括俯仰电机、水平电机、竖直电机、外套管、直柱、伸缩柱、消防喷头、U型支架，水平电机和竖直电机放在车体内上面一层，水平电机与一对传动比为2：1的大齿轮和小齿轮连接，小齿轮与水平电机的电机轴固连；所述消防喷头通过水管、水泵连接车体内部的水箱；在自主移动平台上设有圆盘开孔，圆盘开孔位置避开车体内水箱安装区域，在圆盘开孔上安装平台圆盘，所述水平电机通过水平电机支架固定在车体内上面一层；大齿轮与外套管底端固连，竖直电机支架与大齿轮和外套管固定在一起，竖直电机支架用于固定竖直电机，同时在大齿轮和平台圆盘上均车有滚珠槽，在平台圆盘上边配套安装轴承上端盖，滚珠槽内安装滚珠，大齿轮、平台圆盘和上端盖形成了一个轴承结构，在轴承结构之上设置压板和螺母，压板和螺母均套在外...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵亮，杜文博，金天宇，杨冬，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：